Metabolismo cellulare: definizione, processo e ruolo dell'ATP

Le cellule richiedono energia per il movimento, la divisione, la moltiplicazione e altri processi. Trascorrono gran parte della loro vita concentrati sull'ottenimento e l'utilizzo di questa energia attraverso il metabolismo.

Cellule procariotiche ed eucariotiche dipendono da diverse vie metaboliche per sopravvivere.

Metabolismo cellulare è la serie di processi che avvengono negli organismi viventi per sostenere quegli organismi.

In biologia cellulare e biologia molecolare, il metabolismo si riferisce alle reazioni biochimiche che avvengono all'interno degli organismi per produrre energia. L'uso colloquiale o nutrizionale del metabolismo si riferisce alla processi chimici che accadono nel tuo corpo mentre converti il ​​cibo in energia.

Sebbene i termini abbiano somiglianze, ci sono anche differenze. Il metabolismo è importante per le cellule perché i processi mantengono in vita gli organismi e consentono loro di crescere, riprodursi o dividersi.

Ci sono in realtà più processi metabolici. Respirazione cellulare è un tipo di via metabolica che scompone il glucosio per produrre adenosina trifosfatoo ATP.

Le fasi principali della respirazione cellulare in eucarioti siamo:

• glicolisi
• Ossidazione del piruvato
• Acido citrico o ciclo di Krebs
• Fosforilazione ossidativa

I principali reagenti sono glucosio e ossigeno, mentre i prodotti principali sono anidride carbonica, acqua e ATP. La fotosintesi nelle cellule è un altro tipo di via metabolica che gli organismi usano per produrre zucchero.

Uso di piante, alghe e cianobatteri fotosintesi. Le fasi principali sono le reazioni dipendenti dalla luce e il ciclo di Calvin o reazioni indipendenti dalla luce. I principali reagenti sono energia luminosa, anidride carbonica e acqua, mentre i prodotti principali sono glucosio e ossigeno.

Metabolismo in procarioti può variare. I principali tipi di vie metaboliche includono eterotrofi, autotrofi, fototrofico e chemiotrofica reazioni. Il tipo di metabolismo che ha un procariota può influenzare dove vive e come interagisce con l'ambiente.

Le loro vie metaboliche svolgono anche un ruolo nell'ecologia, nella salute umana e nelle malattie. Ad esempio, ci sono procarioti che non possono tollerare l'ossigeno, come c. botulino. Questo batterio può causare il botulismo perché cresce bene in aree prive di ossigeno.

Articolo correlato:5 recenti scoperte che mostrano perché la ricerca sul cancro è così importante

Enzimi sono sostanze che agiscono come catalizzatori per accelerare o provocare reazioni chimiche. La maggior parte delle reazioni biochimiche negli organismi viventi si affida agli enzimi per funzionare. Sono importanti per il metabolismo cellulare perché possono influenzare molti processi e aiutare ad avviarli.

Il glucosio e l'energia luminosa sono le fonti più comuni di combustibile per il metabolismo cellulare. Tuttavia, le vie metaboliche non funzionerebbero senza enzimi. La maggior parte degli enzimi nelle cellule sono proteine ​​e riducono l'energia di attivazione per l'inizio dei processi chimici.

Poiché la maggior parte delle reazioni in una cellula avviene a temperatura ambiente, sono troppo lente senza enzimi. Ad esempio, durante glicolisi nella respirazione cellulare, l'enzima piruvato chinasi svolge un ruolo importante aiutando a trasferire un gruppo fosfato.

Respirazione cellulare negli eucarioti si verifica principalmente nei mitocondri. Le cellule eucariotiche dipendono dalla respirazione cellulare per sopravvivere.

Durante glicolisi, la cellula scompone il glucosio nel citoplasma con o senza la presenza di ossigeno. Divide la molecola di zucchero a sei atomi di carbonio in due molecole di piruvato a tre atomi di carbonio. Inoltre, la glicolisi produce ATP e converte NAD+ in NADH. Durante ossidazione del piruvato, i piruvati entrano nella matrice mitocondriale e diventano coenzima A o acetil-CoA. Questo rilascia anidride carbonica e produce più NADH.

Durante acido citrico o ciclo di Krebs, l'acetil CoA si combina con ossalacetato produrre citrato. Quindi, il citrato passa attraverso le reazioni per produrre anidride carbonica e NADH. Il ciclo produce anche FADH2 e ATP.

Durante fosforilazione ossidativa, il catena di trasporto degli elettroni gioca un ruolo cruciale. NADH e FADH2 danno elettroni alla catena di trasporto degli elettroni e diventano NAD+ e FAD. Gli elettroni scendono lungo questa catena e producono ATP. Questo processo produce anche acqua. La maggior parte della produzione di ATP durante la respirazione cellulare avviene in quest'ultima fase.

La fotosintesi avviene nelle cellule vegetali, in alcune alghe e in alcuni batteri chiamati cianobatteri. Questo processo metabolico avviene nei cloroplasti grazie alla clorofilla e produce zucchero insieme all'ossigeno. Il reazioni dipendenti dalla luce, più il ciclo di Calvin o reazioni indipendenti dalla luce, sono le parti principali della fotosintesi. È importante per la salute generale del pianeta perché gli esseri viventi si affidano all'ossigeno prodotto dalle piante.

Durante reazioni dipendenti dalla luce nel membrana tilacoide del cloroplasto, clorofilla i pigmenti assorbono l'energia luminosa. Producono ATP, NADPH e acqua. Durante ciclo di Calvin o reazioni indipendenti dalla luce nel stroma, ATP e NADPH aiutano a produrre la gliceraldeide-3-fosfato, o G3P, che alla fine diventa glucosio.

Come la respirazione cellulare, la fotosintesi dipende da redox reazioni che coinvolgono i trasferimenti di elettroni e la catena di trasporto degli elettroni.

Ci sono diversi tipi di clorofilla, e i tipi più comuni sono la clorofilla a, la clorofilla b e la clorofilla c. La maggior parte delle piante ha la clorofilla a, che assorbe le lunghezze d'onda della luce blu e rossa. Alcune piante e alghe verdi usano la clorofilla b. Puoi trovare la clorofilla c nei dinoflagellati.

A differenza degli esseri umani o degli animali, i procarioti variano nel loro bisogno di ossigeno. Alcuni procarioti possono esistere senza di essa, mentre altri dipendono da essa. Questo significa che potrebbero avere aerobico (che richiede ossigeno) o anaerobico (non richiedendo ossigeno) metabolismo.

Inoltre, alcuni procarioti possono alternare i due tipi di metabolismo a seconda delle circostanze o dell'ambiente.

I procarioti che dipendono dall'ossigeno per il metabolismo sono aerobi obbligati. D'altra parte, i procarioti che non possono esistere in ossigeno e non ne hanno bisogno sono anaerobi obbligati. I procarioti che possono commutare tra metabolismo aerobico e anaerobico a seconda della presenza di ossigeno sono anaerobi facoltativi.

Fermentazione lattica è un tipo di reazione anaerobica che produce energia per i batteri. Le tue cellule muscolari hanno anche la fermentazione dell'acido lattico. Durante questo processo, le cellule producono ATP senza ossigeno attraverso la glicolisi. Il processo trasforma il piruvato in acido lattico e produce NAD+ e ATP.

Ci sono molte applicazioni nell'industria per questo processo, come la produzione di yogurt ed etanolo. Ad esempio, i batteri Lactobacillus bulgaricus aiutare a produrre yogurt. I batteri fermentano il lattosio, lo zucchero nel latte, per produrre acido lattico. Questo fa coagulare il latte e lo trasforma in yogurt.

Puoi classificare i procarioti in diversi gruppi in base al loro metabolismo. I tipi principali sono eterotrofi, autotrofi, fototrofi e chemiotrofici. Tuttavia, tutti i procarioti hanno ancora bisogno di un qualche tipo di energia o carburante vivere.

I procarioti eterotrofi ottengono composti organici da altri organismi per ottenere carbonio. I procarioti autotrofi usano l'anidride carbonica come fonte di carbonio. Molti sono in grado di utilizzare la fotosintesi per raggiungere questo obiettivo. I procarioti fototrofi ottengono la loro energia dalla luce.

I procarioti chemiotrofi ottengono la loro energia da composti chimici che scompongono.

Puoi dividere le vie metaboliche in anabolico e catabolico categorie. Anabolizzanti significa che richiedono energia e la usano per costruire grandi molecole da quelle piccole. Catabolico significa che rilasciano energia e rompono grandi molecole per farne di più piccole. La fotosintesi è un processo anabolico, mentre la respirazione cellulare è un processo catabolico.

Eucarioti e procarioti dipendono dal metabolismo cellulare per vivere e prosperare. Sebbene i loro processi siano diversi, entrambi usano o creano energia. La respirazione cellulare e la fotosintesi sono le vie più comuni osservate nelle cellule. Tuttavia, alcuni procarioti hanno vie metaboliche diverse che sono uniche.

Contenuto relativo:

• Aminoacidi
• Acidi grassi
• Espressione genica
• Acidi nucleici
• Cellule staminali